Учеными США создана солнечная панель, вырабатывающая и водород, и электричество

Сотрудники американской лаборатории Lawrence Berkeley совместно с коллегами из Германии изобрели уникальную гибридную технологию, позволившую одновременно получать водород за счет расщепления воды и электричество с помощью фотовольтаики.

Во всем мире ведущие исследовательские институты изучают процессы искусственного фотосинтеза, в которых солнечные лучи участвует в химических реакциях, направленных на декомпозицию воды для образования водорода. Такие устройства еще не достигли уровня реальных коммерческих продуктов, поскольку для поддержания химической реакции часто требуется дополнительный источник энергии. Но концепция снабжения электролизера солнечной энергией для выработки водорода стремительно развивается.

В итоге своей работы американские ученные продемонстрировали девайс, который успешно вырабатывает сразу два вида энергии, сочетая в себе водородный фотоэлектрохимический элемент и кремниевый фотоэлемент.

Устройство носит название «Гибридные фотоэлектрохимические и фотовольтаические элементы для одновременного производства химического топлива и выработки электроэнергии», а его подробное описание опубликовано в журнале Nature Materials. По словам разработчиков, инновационная солнечная панель способна поглощать 20,2% солнечного света, при этом ее эффективность по выработке водорода составила 6,8%, а по электричеству – 13,4%.

Ранее проблема заключалась в том, что низкая производительность других материалов в слоях ограничивала ток, генерируемый в кремниевом фотоэлементе. Гидеон Сегев, главный разработчик, сравнил этот процесс со «способностью автомобиля ездить только на первой скорости». Энергия вырабатывалась, но кремний задействовался не в точке оптимальной мощности, поэтому возбужденные электроны не находили выхода. Они теряли свой энергетический заряд еще до включения в полезную работу.

Ученые решили эту проблему, добавив еще один электрод на заднюю часть кремниевого элемента. Теперь один контакт отвечает за получение водорода, а другой – за сбор электроэнергии.

«Представление о том, что фотогенерируемые носители заряда могут быть контролируемо направлены на производство электричества и химического топлива, дает возможность значительно увеличить производительность топливных систем на основе солнечной энергии и может быть адаптирована к разным архитектурам на основе различных материалов», - говорится в научной статье.

Это новое направление в развитии солнечной энергетики, которое, по словам исследователей, может стать одной из ключевых возобновляемых технологий будущего. Они продолжают работать над совершенствованием устройства и надеются со временем превратить его в коммерческий продукт.